خانه - صنایع تصفیه آب - انتی اسکالانت چیست؟ | کاربرد انتی اسکالانت در رسوب زدایی

انتی اسکالانت چیست؟ | کاربرد انتی اسکالانت در رسوب زدایی

ایجاد رسوب بیش از یک پدیده ساده است . این پدیده موجب می شود که عملکرد تجهیزات و سرمایش و گرمایش کاهش یابد و بهینه نباشد. این پدیده هم چنین می تواند محیط محافظت شده ای برای باکتری ها و رشد ان ها ایجاد کند. زمانی که از مواد شیمیایی جهت حذف این میکرو ارکانیسم ها و از بین بردنشان استفاده می شود و این موجودات توسط رسوبات محافظت شده و از محیط خارج می شوند. امروزه استفاده از مواد شیمیایی و انتی اسکالانت ها در رسوب زدایی از سیستم های آبی روشی کاربردی میباشد

در واقع رسوبات نقش دیواره دفاعی محکمی را برای میکرو ارگانیسمها بازی میکنند. این پدیده در تجهیزاتی که با آب سر و کار دارند اتفاق می افتد نظیر : هیتر ها ، بویلر ها ، چیلر ها ، مبدل های حرارتی ، کندانسور ها و برج های خنک کننده. زمانی که رسوبات در تجهیزات تشکیل می شوند و باعث گرفتگی در معابر و منافذ تجهیزات می شوند بازده دستگاه را به شدت پایین می آورد. این پدیده باعث افزایش زمان از کار افتادگی تجهیزات می شود و هزینه های تعمیر و نگه داری را افزایش می دهد.

فهرست عناوین

تفاوت فرآیند های بازدارنده رسوب در تصفیه پساب

تصفیه پساب در واحد های تولیدی صنعتی مدرن یک چالش بزرگ است . با پیشرفت تکنولوژی و رشد اقتصادی تولید کنندگان توجه بالایی به تولید در مقیاس های بالا دارند. اگر رسوبات در زمان مناسب از سیستم زدوده نشوند باعث تخریب سیستم های ابی می شود و باعث خارج شدن سیستم از برنامه زمانی مشخص می شود. مواد شیمیایی ضد رسوب یا scale inhibitor برای حل این مشکلات در طولانی مدت مورد استفاده قرار می گیرند. و در این زمینه بسیار موثر می باشند. رسوباتی که در تجهیزات مختلف و در صورت وجود مواد شیمیایی معدنی مختلف در آب ایجاد می شوند بسیار متفاوتند. رسوبات مشابه از لحاظ ساختار نیز ممکن است رفتار متفاوتی را در مقابل مواد شیمیایی مختلف از هم نشان دهند و این بسته به شرایط متفاوت است. مکانیسم های تشکیل رسوب بسیار پیچیده است اما در واقع دلیل اصلی آن افزایش غلظت نمک ها در آب است.

مکانیسم تشکیل رسوب در تجهیزات

تشکیل رسوب یا scaling پدیده پیچیده ای است که شامل 2 مرحله کریستالیزاسیون و مکانیسم های انتقال می شود. از منظر ترمودینامیک ، کریستالیزاسیون یا ته نشینی زمانی توجیه پذیر است که محلول فوق اشباع باشد. به علاوه در شرایط فوق اشباع ، سینتیک ته نشینی و رسوب پارامتر کلیدی در فرآیند رسوب می باشد. زمانی که شرایط فوق اشباع از مقدار بحرانی خود عبور کند ، هسته زایی تشکیل رسوب در روی سطوخ ذرات شامل رشد کریستال می شود و در صورتی که سایت های هسته زایی کافی نباشند سینتیک کریستالیزاسیون کاهش می یابد . تشکیل رسوب توسط 2 مسیر کریستالیزاسیون انجام میگیرد : کریستالیزاسیون سطحی و کریستالیزاسیون توده ای

رسوب در غشا ها شامل هر دو مسیر می باشد که تحت تاثیر فرآیند می باشد.

انواع رسوب

انواع رسوبی که در غشا ها شکل می گیرد می تواند به چند دسته تقسیم شود :

رسوبات قلیایی ، غیر قلیایی و بر پایه سیلیس.

اگرچه پیش بینی کردن روند رسوب بر پایه اطلاعاتی که از حلالیت به دست می اید امکان پذیراست اما بررسی فولینگ در غشا ها نیز به این روند کمک می کند. برخی از این رسوبات مانند کربنات کلسیم ، سولفات کلسیم ، سولفات باریم ، سولفات استرانسیوم ، سیلیکات ها ، کلسیم فسفات و سیلیکات آلومینیوم می باشند. ذکر این نکته ضروری است که ایجاد رسوب در غشاها باعث کاهش عملکرد غشا می شود.

بازدارنده های رسوب پلیمری

این نوع از پلیمر ها به طور گسترده به عنوان بازدارنده رسوب در تجهیزات آبی و در حوزه های نفت و گاز استفاده می شوند. علت استفاده گسترده از این مواد افزایش پایداری حرارتی و تطابق بالا با محیط زیست و استاندارهای محیط زیستی می باشد. اگرچه بازده در فرآیند های تحت فشار بازدارندگی از رسوب این نوع بازدارنده های آستانه نه تنها در نوع پلیمری این مواد بلکه در نوع فسفوناتی ضعیف می باشد. انتی اسکالانتهای پلیمری که توسط اتصال عرضی به نانو متریال ها ساخته شده اند برای کنترل رسوب مناسب هستند. نانو ذرات بوهمیت با اندازه ذره متوسط 8/2 نانو متر سنتز شده و به عنوان اتصال عرضی با کربوکسیلیک اسید سولفونه استفاده می شود.

بازدارنده رسوب در مخازن تحت دمای بالا

پلیمر های مرسوم و بازدارنده های رسوب فسفوناته برای استفاده در کاربرد های دما و فشار بالا مناسب نمی باشند . تعداد کمی از انتی اسکالانت های فسفوناته برای استفاده در مخازن دما بالای 150 درجه سانتی گراد در حوزه نفت قابل استفاده هستند. این مواد شامل همو پلیمر های وینیل سولفونات و کوپلیمرهای AA و وینیل سولفونات می باشند.

سایر پلیمر ها نظیر پلی مالئیک اسید ، پلی ایتاکونیک اسید و کوپلیمر مالئیک اسید MA/AA ممکن است مقاومت و پایداری حرارتی بالایی را دارا باشند. ازمون پایداری حرارتی بر روی PH ، مقاومت یونی و اکسیژن در پلیمر های مرسوم و نوع فسفوناته تاثیر تاثیر می گذارد مانند : فسفونو پلی کربوکسیلات ، PVS ، پنتا فسفونات و هگزا فسفونات

کو پلیمر AA/AMPS نیز دارای خاصیت ضد رسوبی و قطبیت بالا است و دارای ضرفیت خوبی روی رسوبات کلسیم مانند کربنات کلسیم ،کلسیم فسفات و رسوبات روی و … دارد.

استفاده از انتی اسکالانت در اسمز معکوس

اسمز معکوس یکی از روش های تصفیه آب میباشد که به وسیله فشار برای معکوس نمودن جریان اسمزی آب از درون یک غشای نیمه ترا به منظور حذف یون های موجود در اب و تولید آب خالص استفاده میشود . با قرار دادن یک غشای نیمه تراوت بین دو محلول آب خالص و آب ناخالص آب به صورت طبیعی و به خاطر خاصیت اسمزی از محیط با غلظت کمتر به سمت محیطی با غلظت بالاتر جریان پیدا میکند و تا زمانی که پتانسیل شیمیایی محلول های دو طرف غشای نیمه تراوا با هم برابر شود این فرایند ادامه دارد .زمانی که تعادل بین این دو محلول برقرار میشوداختلاف فشار بین دو طرف غشای نیمه تراوا را فشار اسمزی مینامند .

فرایند اسمز معکوس بهترین روش برای نمک زدایی از آب های شور و تولید اب شیرین و خالص میباشد . زیرا سیستم ساده و عملکرد خوبی دارد . اما در سیستم های تصفیه آب اسمز معکوس با مشکلاتی نیز مواجه میشوند . یکی از مهمترین این مسائل تشکیل رسوب بر روی سطح غشاهای به کار رفته است .و اگر کنترلی روی این مساله وجود نداشته باشد عملکرد سیستم ها کاهش یافته و طول عمر غشاهای مورد استفاده در این سیستم کاهش می یابد.

یکی از مهمترین اقداماتی که برای جلوگیری از تشکیل رسوب بر روس غشاهای سیستم های اسمز معکوس صورت میپذیرد استفاده از موادی به نام آنتی اسکالانت میباشد .در طراحی یک سیستم اسمز معکوس انتخاب نوع انتی اسکالانت و روش تزریق مناسب ان از اهمیت بالایی برخوردار است .

انتی اسکالانت ها چگونه عمل میکنند؟

افزایش آستانه حلالیت
تغییر در شکل کریستال ها و تبدیل کردن انها به ذرات نرم تر که خاصیت چسبندگی کمتری دارند
دیسپرس کنندگی یا پراکنده کردن که با القای بار منفی به ذرات معلق موجود در آب از چسبیدن انها به هم و تشکیل ذره بزرگتر جلوگیری میکند.

پترو کیمیا وارد کننده انتی اسکالانت و مواد شیمیایی تصفیه آب، کیفیت کالا را مطابق با آنالیز تضمین مینماید .

منابع

https://www.watertechonline.com/process-water/article/15550081/why-scale-is-a-problem-and-how-to-fight-it
https://www.irowater.com/difference-of-anti-scaling-mechanism-in-water-treatment/
Antony, A., Low, J. H., Gray, S., Childress, A. E., Le-Clech, P., & Leslie, G. (2011). Scale formation and control in high pressure membrane water treatment systems: A review. Journal of membrane science, 383(1-2), 1-16.
Fink, J. (2003). Oil field chemicals. Elsevier.

منابع تصاویر